S Makine Öğrenme AlgoritmasıylaErken Kanser Teşhisine Yönelik Kan Testi İçin Bir İlk Adım

Bilim ve Teknik Şubat 2021

S

tarafından geliştirilen Pan-Seer adlı test mide, gırtlak, bağırsak, akciğer ve karaciğer kan-serlerini görüntüleme temelli test-ler ya da biyopsitest-ler gibi geleneksel teşhis yöntemlerinden dört yıl ka-dar önce belirleyebiliyor.

Araştırmanın liderlerinden Uni-versity of California, San Diego’da profesör Kun Zhang’a göre yaptıkları araştırma alanında bir ilk çünkü in-sanlar çeşitli şikayetlerle hastaneye başvurmadan dört yıl önce bile kan-larında kansere yakalandıklarını gös-teren işaretler olduğunu gösteriyor.

Kanser teşhisi için kan testleri geliştirmeye yönelik daha önceki çoğu girişimde, araştırmacılar ço-ğunlukla kanser teşhisi konmuş sanlardan alınan kan örneklerini in-celeyip genetik mutasyonlara, DNA metilasyonuna (DNA molekülünde-ki bir çeşit molekülünde-kimyasal değişim) ya da

spesifik kan proteinlerine dayanarak kanseri isabetli biçimde belirleyip belirleyemeyeceklerini sınıyordu. Zhang ve çalışma arkadaşları ise insanlardan, herhangi bir kanser be-lirtisi göstermeden önce örnek top-lamaya başladı. Araştırmacılar 2007 yılında Çin’in Taizhou kentinde yıllık sağlık kontrolüne gelen 123.000 sağ-lıklı bireyden kan örnekleri alarak işe başladı. Bu iş için 1,6 milyondan fazla örneğin saklanmasına imkân tanıyacak özel bir depo oluşturul-ması gerekti. Katılımcıların yaklaşık 1000 kadarına takip eden 10 yıl için-de kanser teşhisi kondu.

Bu araştırma kapsamında üre-tilen Pan-Seer testi, DNA’daki meti-lasyon örüntülerinden yola çıkılarak geliştirildi. Metilasyon DNA mo-lekülünün çeşitli kısımlarına metil gruplarının eklendiği kimyasal bir değişikliği ifade ediyor. Metilasyon DNA’nın genetik etkinliğinde de-ğişikliklere sebep olabiliyor. Daha

önce yapılan araştırmalarda anor-mal metilasyon durumlarının pank-reas ve kolon kanseri de dâhil olmak üzere çeşitli kanserler için gösterge olabildiği gösterilmişti.

Pan-Seer testi, kan örneklerin-den DNA izole edilerek DNA mo-lekülünde, daha önce kanser varlı-ğına işaret etme ihtimali en yüksek olduğu gösterilen 500 konumdaki metilasyon düzeylerinin incelenme-sine dayanıyor. Bir makine öğrenme algoritması, bulguları kullanarak bir bireyin kanser olma olasılığı-nı gösteren bir puan oluşturuyor.

Makine Öğrenme

Algoritmasıyla

Erken Kanser Teşhisine

Yönelik Kan Testi İçin Bir

İlk Adım

İlay Çelik Sezer [ TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi

68_69_makine_ogrenme_subat_2021.indd 64

69

Araştırmacılar, örnekler toplandığı sı-rada kanser belirtisi göstermeyip an-cak bir ila dört yıl kadar sonra kanser teşhisi konan bireylerden alınan ör-neklerin %91’inde, makine öğrenme algoritmasının kanseri tespit edebil-diğini gördü -bu da yaklaşık %90’lık bir doğruluk oranı anlamına geliyor. Algoritma kansersiz örnekleri de %95 doğrulukla, yani sadece %5’lik bir ya-lancı pozitif oranıyla tanımayı başardı. Bunlara ek olarak, algoritma, örnekler toplandığında hâlihazırda kanser teş-hisi bulunan 113 kişilik başka bir gru-bun %88’inde kanseri tespit etmeyi başardı.

Çalışmada yer almayan, Was-hington Üniversitesi Tıp Okulundan moleküler patolog Colin Pritchard, bu yeni araştırmanın kan plazması temelli kanser tarama testleri ara-yışı için yeni yaklaşımlar getirdiğini belirtiyor ancak test klinik uygulama için değerlendirilecekse bulguların önce bağımsız bir ekip tarafından

başka bir örneklem grubunda doğru-lanmasının önem taşıdığının da altı-nı çiziyor. Yine çalışmada yer alma-yan, University College London’dan jinekolojik kanser profesörü Usha Menon ise Zhang ve ekibinin çalış-masını ileride ticari bir kanser tara-ma ürününe temel oluşturabilecek sağlam bir adım olarak görüyor. Me-non bu tür bir testin muhtemelen öncelikle yüksek riskli gruplarda uy-gulanmasının hedefleneceğini, bu-nun için de spesifik kanser türlerini belirlemeyi ve yalancı pozitifleri ele-meyi sağlayacak ikinci bir test dizisi-ne ihtiyaç duyulacağını düşünüyor. Zhang da bu tür bir özelliğin daha fazla çalışmayla geliştirilebileceğini düşünüyor ve daha fazla araştırma gerektiği konusunda hemfikir.

Bununla birlikte, ideal bir testin Zhang ve ekibinin çalışmasında ol-duğu gibi en yaygın kanserlerin yanı sıra en ölümcül olanları da hedefle-mesi gerekiyor. Zhang erken teşhisin

tedavide büyük fark yarattığı çeşitli kanser türleri olduğunu belirtiyor. Örneğin pankreas kanseri, Zhang ve ekibinin üzerinde çalıştığı bir sonraki hedef.

Öte yandan Pritchard, kansere yönelik kan testleri uygulamaya geç-se bile muhtemelen tüm kangeç-serlerin belirti göstermeden önce tespit edil-mesinin mümkün olmayabileceği ko-nusunda bizleri uyarıyor. Çünkü çok hızlı gelişen bazı kanserler, bireyler örneğin yılda bir taramadan geçse bile tespit edilemeyebilir, ayrıca bazı kötü huylu kanserler de kan plazma-sında ölçülebilir düzeyde işaretçiler oluşturmayabilir. n Kaynaklar https://www.scientificamerican.com/article/ experimental-blood-test-detects-cancer-up-to-four-years-before-symptoms-appear/ https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/ earlycancerdiagnosis_July_2020

Kanserin erken teşhisi müdahalelerin

daha etkili olabilmesi ve hastalığın kontrol altına alınabilmesi açısından büyük önem taşıyor.

İdeal durum ise kanserlerin, belirtiler ortaya çıkmadan teşhis edilebilmesi. Sonuçları Nature Communications’ta yayımlanan yeni bir araştırmada bilim insanlarını bunu başarmaya biraz daha yaklaştıran önemli bir gelişme kaydedildi. Uluslararası bir araştırma ekibi,

bir bireyde beş yaygın kanser türünden birinin

bulunup bulunmadığını, hastalığın mevcut yöntemlerle teşhis edilebilmesinden bir ila dört yıl önce

belirleyebilen bir kan testi geliştirdi.

68_69_makine_ogrenme_subat_2021.indd 65